200MW汽轮发电机组许继定值计算书.docx
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200MW汽轮发电机组许继定值计算书
200MW汽轮发电机组
继电爱惜定值整定计算实例
2006年9月
1系统简介――――――――――――――――――――――――――――4
2电气主系统接线图――――――――――――――――――――――――5
3系统及机组设备电气参数―――――――――――――――――――――7
系统等值电抗―――――――――――――――――――――――-7
年度系统等值电抗――――――――――――――――――――7
500/220kV联络变等值电抗――――――――――――――――7
发电机参数―――――――――――――――――――――――――7
汽轮发电机的技术数据表―――――――――――――――――7
发电机励磁绕组过电压能力曲线――――――――――――――10
主变参数――――――――――――――――――――――――――10
主变参数――――――――――――――――――――――――10
主变过励磁曲线―――――――――――――――――――――10
高厂变参数―――――――――――――――――――――――――10
励磁变参数―――――――――――――――――――――――――11
CT参数―――――――――――――――――――――――――――11
PT参数―――――――――――――――――――――――――――11
4各元件标么电抗计算表――――――――――――――――――――――12
5标幺电抗图―――――――――――――――――――――――――――13
6发-变组爱惜装置配置――――――――――――――――――――――14
7发-变组爱惜装置定值整定计算-―――――――――――――――――15
801-01发电机TA断线爱惜―――――――――――――――――15
801-02发电机比率制动式纵差爱惜――――――――――――――15
801-03纵向零序电压匝间爱惜―――――――――――――――-18
801-04发电机基波定子接地爱惜―――――――――――――――19
801-05发电机三次谐波定子接地保护―――――――――――――20
801-06转子一点接地爱惜――――――――――――――――――22
801-07转子两点接地爱惜―――――――――――――――――-23
801-08(发电机定子)对称过负荷爱惜――――――――――――23
801-09(发电机定子)负序反时限过流爱惜――――――――――26
801-10低励失磁爱惜―――――――――――――――――――28
801-11过电压爱惜――――――――――――――――――――31
801-12逆功率爱惜――――――――――――――――――――33
801-13程跳逆功率爱惜――――――――――――――――――34
801-14低阻抗爱惜――――――――――――――――――――34
801-15起停机爱惜――――――――――――――――――――35
801-16TV断线判据――――――――――――――――――――36
801-17发电机断水爱惜――――――――――――――――――36
801-18热工爱惜―――――――――――――――――――――36
802-01主变TA断线爱惜――――――――――――――――――36
802-02(主)变压器比率差动爱惜―――――――――――――37
802-03发-变组TA断线爱惜――――――――――――――――41
802-04发-变组差动爱惜――――――――――――――――――41
802-05(主)变压器零序差动爱惜―――――――――――――42
802-06过激磁爱惜――――――――――――――――――――43
802-07高压侧TV断线爱惜―――――――――――――――――44
802-08变压器中性点零序过电流一段爱惜――――――――――45
802-09变压器中性点零序过电流二段爱惜――――――――――45
802-10变压器中性点间隙零序爱惜―――――――――――――45
802-11高压侧启动失灵爱惜一段――――――――――――――46
802-12非全相爱惜――――――――――――――――――――47
803-01高厂变TA断线爱惜―――――――――――――――――48
803-02高厂变差动爱惜――――――――――――――――――48
803-03励磁变TA断线爱惜―――――――――――――――――49
803-04励磁变差动爱惜――――――――――――――――――49
803-05A分支TA断线爱惜―――――――――――――――――50
803-06A分支电缆差动爱惜――――――――――――――――50
803-07B分支电缆TA断线爱惜―――――――――――――――50
803-08B分支电缆差动爱惜――――――――――――――――50
803-09高厂变高压侧过流爱惜――――――――――――――-51
803-10高厂变A分支过流爱惜―――――――――――――――51
803-11高厂变B分支过流爱惜―――――――――――――――52
803-12励磁变过流爱惜――――――――――――――――――52
803-13励磁绕组过负荷爱惜――――――――――――――――52
8发-变组爱惜装置定值清单―――――――――――――――――――53
定值清单―――――――――――――――――――――――――53
发-变组爱惜装置出口矩阵―――――――――――――――――61
大同第二发电厂200MW汽轮机组
#2发-变组继电爱惜装置定值整定计算实例
1系统简介
大同第二发电厂一期6台200MW汽轮发电机组,2台接入220kV母线,4台接入500kV母线,500kV与220kV母线间设一组3×167MVA联络变。
220kV主接线为双母线带旁路接线,目前有8回出线;500kV主接线采纳双母四分段带旁路接线,出线规模为5回。
二期在建2台600MW汽轮发电机组,接入500kV母线。
接入220kV母线的#一、2主变中性点正常运行时依照调度令一台投入接地(另一台不接地)运行方式,#3-6主中性点变采纳直接接地运行方式。
其中#2机组在2005年度的大修中增容改造为220MW,同时爱惜装置改换为许继电气股分生产的WFB-820型微机爱惜装置。
本“整定计算实例”要紧参考#2机组投运前的定值整定计算书,部份爱惜定值依照现场实际运行情形在投运后有所调整,本整定计算实例所列定值为目前#2机组运行的实际整定值。
2电气主系统接线图
3系统及机组设备电气参数
系统等值电抗
系统等值电抗每一年由调度局下发
2004年度系统等值电抗:
等值点:
大同220kV母线和大同500kV母线
等值方式为:
断大二电厂所有机变和联变。
大同220kV大同500kV
X1X12X2
数据格式:
正序/零序
最大方式:
X1=
X12=
X2=
最小方式:
X1=
X12=
X2=
最小方式为:
大同220kV等值小方式,大雁线停,大房单停,神大线停、神一小方式、神二小方式、榆社电厂小方式、神保双停。
以上等值电抗均是在断大同电厂所有机变和联变的方式下,以1000MVA,525kV,230kV为基准计算所得的标幺值。
500/220kV联络变等值电抗
UKG-D%=UKG-Z%=UKZ-D%=36
发电机参数(资料、档案室查找、向厂家索要)
由东方电机股分提供的#2汽轮发电机的技术数据表:
序号
参数名称
设计值
单位
备注
一
规格型号
1.
发电机型号
QFSN-220-2
2.
额定容量
258.8
MVA
3.
额定功率
220
MW
4.
额定功率因数
0.85
5.
定子额定电压
15.75
kV
6.
定子额定电流
9487
A
7.
额定频率
50
Hz
8.
额定转速
3000
r/min
9.
绝缘等级
B
10.
定子线圈接线方式
2-Y
11.
冷却方式
水氢氢
定子绕组
水内冷
转子绕组
氢内冷
14.
额定氢压(表压)
0.3
MPa
15.
励磁方式
机断静态励磁
16.
环境温度
5-40
°C
二
主要性能、参数
1.
额定励磁电压(100°C时)
443
V
2.
额定励磁电流
1845
A
3.
空载、额定电压下励磁电流
640
A
4.
空载、额定电压下对应气隙磁势的励磁电流
602
A
5.
满载效率
%
6.
短路比
7.
负序能力
稳态负序电流
8
%
暂态负序电流
8
Sec
9.
失磁异步运行能力
负荷
88
MW
时间
15
Min
11.
进相运行能力
200
MW
12.
定子绕组过电流能力
倍数
时间
30
Sec
14.
转子绕组过电压能力
倍数
2
时间
10
Sec
16.
允许定子电压偏差
±5
%
17.
允许频率偏差
1.±2%长期
2.-5~+3%,10次年。
8h/次
18.
断水运行能力
A)方式
负荷
220
MW
时间
30
Sec
B)方式
负荷
120s后减至30
MW
时间
∑60
Sec
22.
转动惯量
23.
三相短路最大电磁转矩
24.
定子每组直流电阻(15℃)
Ω
25.
转子线圈直流电阻(15℃)
Ω
26.
定子每组对地电容
μF
27.
转子线圈自感
Н
三
电抗和时间常数
1.
定子漏抗
%
2.
直轴同步电抗
221
%
Xd
3.
横轴同步电抗
%
Xq
4.
直轴瞬变电抗(饱和/非饱和)
%
Xd′
5.
直轴超瞬变电抗(饱和/非饱和)
%
Xd″
6.
负序电抗
%
7.
零序电抗
%
8.
定子绕组开路转子绕组时间常数
Sec
9.
三相短路时电流瞬变分量时间常数
Sec
10.
二相短路时电流瞬变分量时间常数
Sec
发电机励磁绕组过电压能力曲线
额定励磁电压(%)
208
146
125
112
时间(Sec)
10
30
60
120
3.3主变参数
主变参数
序号
参数名称
设计值
单位
备注
一
规格型号
1.
主变型号
SFLPB-260000/220
2.
额定容量
260
MVA
3.
额定电压
242/
kV
4.
接线组别
Y0/△-11
5.
短路电压
%
主变过励磁曲线
U/f
时间(Sec)
12
24
60
240
1200
3.4高厂变参数
序号
参数名称
设计值
单位
备注
一
规格型号
1.
高厂变型号
SFFL3-31500/20
2.
额定容量
31.5
MVA
3.
额定电压
kV
4.
接线组别
△/△-△-12-12
5.
短路电压
%
()
3.5励磁变参数
序号
参数名称
设计值
单位
备注
一
规格型号
1.
励磁变型号
ZSCB9-2500/
2.
额定容量
MVA
3.
额定电压
kV
4.
接线组别
Y/△-11
5.
短路电压
%
CT参数
序号
安装位置
CT变比
等级
接入保护
备注
1.
202开关(升压站)
1200/5
5P40
大差、主变差动、零差、非全相、失灵、母线保护
2.
主变低压侧套管
12000/5
5P20
主变差动
3.
主变中性点套管
600/5
5P20
主变中性点零序过流保护
4.
主变中性点放电间隙
200/5
5P20
主变中性点间隙零序保护
5.
发电机出线
12000/5
5P20
发电机差动、后备
6.
发电机中性点
12000/5
5P20
大差、发电机差动、后备
7.
高厂变高压套管
6000/5
5P20
高厂变差动
8.
高厂变A、B分支
1500/5
5P20
高厂变差动、速断、过流、电缆差动
9.
高厂变A、B分支
3000/5
5P20
大差
10.
6kVⅡA、ⅡB段
1500/5
5P20
电缆差动
11.
励磁变高压侧
200/5
励磁变差动(速断)、过流、励磁绕组过负荷
12.
励磁变低压侧
2000/5
励磁变差动
PT参数
序号
安装位置
PT变比
二次
额定电压
接入保护
备注
1.
母线PT
220000√3
/100√3
/100√3
/100
100V
主变零序间隙接地
线电压
2.
发电机出线PT
15000/√3
/100/√3
/100/3
100V
匝间、阻抗、失磁、逆功率、过电压、定子接地
线电压
3.
发电机中性点PT
15000/√3
/100/√3
/100/3
100V
定子接地
相电压
4.
6kVA、B分支PT
6000/√3
/100/√3
/100/3
100V
线电压
4各元件标么电抗计算表
序号
设备名称
参数
等值电抗计算
Se(MVA)
阻抗电压
1.
500kV系统
1000
X*=
2.
220kV系统
1000
X*=
3.
500-220kV
系统联络
1000
X*=
4.
500/220kV
联变
3*167/167/30
UKG-D%=
UKG-Z%=
UKZ-D%=36
UKG-D*=*(1000/3*167)=
UKG-Z*=*(1000/3*167)=
UKZ-D*=*(1000/3*167)=0.719
5.
#2主变
260
Uk%=
X*=100)*(1000/260)=
6.
#2高厂变
Uk%=
X*=100)*(1000/=
7.
#2励磁变
Uk%=
X*=100)*(1000/=
8.
#1-6发电机
Xd″=
X*=*(1000/
=
9.
#7发电机
Xd″
=
X*=*(1000/
=
10.
#1主变
240
Uk%=
X*=100)*(1000/240)=
11.
#3主变
250
Uk%=
X*=100)*(1000/235)=
12.
#4主变
240
Uk%=
X*=100)*(1000/235)=
13.
#5主变
240
Uk%=
X*=100)*(1000/235)=
14.
#6主变
240
Uk%=
X*=100)*(1000/235)=
15.
#7主变
3*240
Uk%=
X*=100)*(1000/720)=
5标幺电抗图(电气主系统接线图见附图一)
化简如下:
最大运行方式:
系统最大,
~
全开;
最小运行方式:
系统最小,
、
、
停。
6发-变组爱惜装置配置(许继电气WFB-820微机型爱惜装置)
7发-变组爱惜装置定值整定计算
7.1801-01发电机TA断线爱惜
序号
定值名称
整定值
出口方式
备注
801-01
发电机TA断线保护
信号
1.
额定电流In
装置固定取值
·额定电流In=Ign/na=9847/(12000/5)=A
(给定额定电流后由装置固定取值。
)
801-02发电机比率制动式纵差爱惜
序号
定值名称
整定值
出口方式
备注
801-02
发电机比率制动式差动保护
全停
1.
额定电流In
2.
最小动作电流
3.
最小制动电流
4.
制动特性斜率
S
5.
TA断线闭锁差动
1
1:
闭锁0:
不闭锁
6.
比率制动式差动软压板
√
√:
投入X:
退出
导那么:
1)确信差动爱惜的最小动作电流即A点纵坐标
(按负荷状态下爱惜不误动要求整定):
=Krel×2×%×Ign/na
式中:
Krel----靠得住系数,取
Ign----发电机额定一次电流
实际可取:
=(~)Ign/na一样宜选用=(~)Ign/na
2)确信制动特性的拐点B,也即最小制动电流。
定子电流等于或小于额定电流时,差动爱惜没必要具有制动特性,因此,B点横坐标:
=(~)Ign/na
3)按最大外部短路电流下差动爱惜不误动的条件,确信制动特性的C点,并计算最大制动系数。
设C点对应的最大动作电流为,其值为:
=KapKccKerI(3)/na
=Krel
=/=KrelKapKccKer=(为平安计,取)
式中:
―――发电机外部短路时,差动爱惜的最大不平稳电流
Kap―――非周期分量系数,取~2
Kcc―――互感器同型系数,同型时取,不同型时取
Ker―――互感器比误差系数,取
I(3)――最大外部短路三相短路电流周期分量
―――对应最大短路电流的最大动作电流
Krel―――靠得住系数,取~
――对应最大短路电流的最大制动电流
――对应最大短路电流的最大制动系数
比率制动特性的斜率S为:
-
S=
(I(3)na)—
#2机组实际整定:
·最小动作电流
=K×Ign/na=×9847/(12000/5)=A取=A
·制动特性斜率S
保证外部短路爱惜不误动。
考虑到发电机纵差爱惜区外最大短路电流不大,为内部短路有高灵敏度,取:
S=
·最小制动电流
在S和设定后,已完全确信,不能自行整定。
由上图可知,S=
已知S=,=时,有=即:
=×9487/(12000/5)=×=A
(说明:
不是任意整定的,要整定的是S和。
)
·灵敏度校验
比率制动式纵差爱惜机端内部两相短路灵敏度很高,不用校验。
801-03纵向零序电压匝间爱惜
序号
定值名称
整定值
出口方式
备注
801-03
纵向零序电压匝间保护
全停
1
负序电流增量
εI
2
负序电压增量
1V
εU
3
负序功率增量
2VA
εP
4
零序动作电压
2V
Uset
5
延时时间
T:
6
TV断线闭锁投退
1
1:
投入0:
退出
7
纵向零序电压软压板
√
√:
投入X:
退出
导那么:
利用故障分量负序电压和电流组成的故障分量负序方向爱惜,一样不作整定计算,其原理和定值整定随各制造厂家而异,参考厂家技术说明书整定。
纵向零序电压UOP=2~3(V)
#2机组实际整定:
·故障分量负序方向爱惜:
负序电流增量
负序电压增量
负序功率增量
·纵向零序过电压爱惜:
纵向零序电压:
UOP=
负荷电流判据:
Iset=(装置固定取值)
延不时刻:
t=
801-04发电机基波定子接地爱惜
801-04
发电机基波定子接地保护
解列灭磁
1
基波零序电压
Uop(取4PT100/√3+100/3绕组)
2
延时时间
1s
T2
3
电压选择
0
0:
取中性点电压
1:
取机端电压
4
基波定子接地软压板
√
√:
投入X:
退出
导那么:
UOP=
式中:
Krel----靠得住系数,取~
----实测不平稳电压
要校核系统高压侧接地短路时,通过升压变压器高低压绕组间的每相耦合电容CM传递到发电机恻的零序电压Ug0大小。
#2机组实际整定:
已知定子绕组对地有电容:
μF
升压变压器的高低压耦合电容:
CM=μF
发电机中性点不接地
设定220kV系统接地短路,高压侧基波零序电压
,经升压变耦合电容传递到机端的基波零序电压:
电压取自中性点侧4PT。
如条件具有,开机空载额定电压下,做厂用系统单相接地实验,定子接地爱惜不该误动。
依照运行体会,#2发电机实际整定值为:
UOP=15V×(100/√3+100/3)/100=
801-05发电机三次谐波定子接地爱惜
801-05
发电机三次谐波电压型定子接地保护
信号
1.
三次谐波比例系数
K(开机实测,确定整定值)
2.
延时时间
5s
T1
3.
变比平衡系数
中性点取4PT
(100/√3+100/3)绕组
4.
三次谐波保护方案选择
0
0:
方案1;1:
方案2
(开机实测,确定方案)
5.
三次谐波定子接地软压板
√
√:
投入X:
退出
导那么:
·方案一:
|Us|/|Un|>α
Us---机端三次谐波电压
Un---中性点三次谐波电压
实测发电机正常运行时的最大三次谐波电压比值设为α0,那么取阀值α=(~)α0
特点:
爱惜装置简单,但灵敏度较低。
·方案二:
|Us-KpUn|/β|Un|>1
Us---机端三次谐波电压
Un---中性点三次谐波电压
Kp---调整系数,使发电机正常运行时动作量|Us-KpUn|最小
β---调整系数,使制动量在正常运行时恒大于动作量
特点:
动作判据较复杂,但灵敏度高。
#2机组实际整定:
·采纳方案1,|Us|/|Un|>α
因正常运行中性点三次谐波电压大于机端三次谐波电压,因此初选
α=
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- 200 MW 汽轮 发电 机组 许继定值 计算